Die Fachgruppe und das Fach Mathematik am Gymnasium Fallersleben
Mitglieder der Fachgruppe Physik:
Herr Dina
Herr Grothe
Herr Knetsch (Schulleiter)
Herr Poppensieker (Fachsprecher)
Frau Tischmacher
Stellung des Fachs Physik / Energie als übergreifendes Konzept
Die Physik gilt gemeinhin als die grundlegende Naturwissenschaft schlechthin und sie wird vielfach als das Paradebeispiel für die Anwendung einer wissenschaftlichen Methodik angesehen. Neben der hochgradigen Formalisierung und einer weitreichenden Validierbarkeit ihrer Ergebnisse, wird häufig auch ihre innere Geschlossenheit gerühmt, und doch begegnet die Physik den Schülern im Unterricht in Form von Phänomenen aus den unterschiedlichsten Bereichen. Die zugehörigen Sachgebiete, wie beispielsweise Optik, Elektrik, Magnetismus oder Mechanik scheinen zunächst ebenso zusammen-hanglos nebeneinander zu stehen, wie es im Geschichtsunterricht für das Wissen um antike Kulturen einerseits und die Französische Revolution andererseits anmuten mag. Wie der Geschichtslehrer in seinem Fachgebiet einen roten Faden zu knüpfen sucht, so ist es das Anliegen des Physiklehrers, es jenem in der eigenen Domäne gleichzutun. Nun ist es indes nicht möglich, die Verknüpfung der Sachgebiete, die sich auch erst historisch vollzogen hat, bis auf den heutigen Stand zu bringen. Jedoch lernen die Schüler bereits in den Jahrgängen 5 und 6, dass man mit Hilfe von elektrischem Strom magnetische Wirkungen erzeugen kann und in Jahrgang 9, dass Wärme etwas mit Bewegung – also Mechanik – zu tun hat. Schließlich wird im Oberstufenunterricht die Vereinheitlichung von Elektrik, Magnetismus und Optik in Gestalt der Maxwellschen Gleichungen zumindest qualitativ angedeutet. Da diese vereinzelten Zusammenhänge nicht ausreichen, um die Geschlossenheit der Physik als Wissenschaft gebührend zu verdeutlichen, stellte sich für die Fachdidaktik die Frage, wie dieses Anliegen schülergerecht umgesetzt werden kann. Hier bot sich die Energie als übergreifendes Konzept an. Aus diesem Grunde findet der physikalische Energiebegriff, nebst zugehörigem Erhaltungssatz, in den Lehrplänen besondere Berücksichtigung.
Das Experiment im Physikunterricht
Das Experiment ist im Physikunterricht wichtigstes Medium sowie Unterrichtsgegenstand, und unter-stützt beim Lehren und Lernen, wobei es den klassischen, naturwissenschaftlichen Erkenntnisprozess demonstrieren kann.
Im Demonstationsexperiment werden die Schüler mit neuen Phänomenen konfrontiert und angeregt, eigene Hypothesen zu entwickeln.
Im Schülerversuch machen sie eigene Erfahrungen und können ihre Hypothesen und Vorstellungen selbstständig überprüfen. Dabei dient das Experiment auch zur Begriffsbildung sowie der Definition von physikalischen Größen. Das Entwickeln von Gesetzmäßigkeiten basierend auf eigenen Messreihen ist die Schüler nicht nur kurzweilig, sondern auch von einem nachhaltigen Lernerfolg geprägt. Auch physikalische Modellvorstellungen können im Experiment anschaulich vermittelt werden.
Das Experiment schult dabei vor allem die prozessbezogene Kompetenz der Erkenntnisgewinnung, doch durch eine gemeinsame Auswertung sowie Fehlerbetrachtungen liefert das Experiment auch Beträge zu den Kompetenzen Fachwissen, Kommunikation sowie Bewertung.
Der Physikunterricht in der Oberstufe / Studienvorbereitung
Der Physikunterricht in der Oberstufe vermittelt neben Fachwissen die Fertigkeit zum zielorientierten, systematischen Experimentieren. Dabei wird entweder im Experiment ein physikalisches Phänomen beobachtet und der Sachverhalt auf Basis der Messergebnisse quantitativ beschrieben oder auf der Grundlage eines vermuteten physikalischen Sachverhalts ein Experiment zur Bestätigung geplant und durchgeführt.
Thematisch werden die grundlegenden Phänomene „Elektrische und magnetische Felder, Schwin-gungen und Wellen, Quanten-, Atom- und Kernphysik“ behandelt. Gegenstand ist natürlich auch die
technische Anwendung der physikalischen Zusammenhänge wie z.B. induktives Laden eines Akkus, LCD-Display und RFID (radio-frequency identification) „elektronische Geldbörse“.
Da unser Fachbereich hinsichtlich der Experimente hervorragend ausgestattet ist, erfolgt die Durch-führung der Versuche in kleinen Teams. Die Beteiligten lernen dabei arbeitsteilig vorzugehen, in der Fachsprache zu kommunizieren, wissenschaftlich zu argumentieren und ihre Ergebnisse zu präsen-tieren. Vermittelt wird ebenfalls der Umgang mit modernem Messequipment wie Digital-oszilloskop, Datenerfassung mit dem PC und Simulationssoftware.
Die erlernten Fertigkeiten erleichtern das erfolgreiche Absolvieren eines Studiums mit einer technischen oder naturwissenschaftlichen Ausrichtung erheblich, da neben dem Fachwissen das grundlegende Vorgehen der wissenschaftlichen Arbeitsweise vermittelt und geübt wird: Systematik, Struktur, Kausalzusammenhänge, Präzision.
Poppensieker/Grothe/Dina
